Моя краткая история - [23]

Это было за десять лет до того, как спутник COBE (Cosmic Background Explorer) зарегистрировал различия в микроволновом фоне по разным направлениям, связанные с флуктуациями плотности. Так в изучении гравитации теория снова опередила эксперимент. Эти флуктуации были позднее подтверждены спутниками WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и «Планк» и оказались в точном согласии с предсказаниями[29].

Первоначально сценарий инфляции предполагал, что Вселенная началась с сингулярности Большого взрыва. Начав расширяться, Вселенная по какой-то причине вошла в состояние инфляции. Я считал, что это неудовлетворительное объяснение, поскольку, как я уже отмечал ранее, в сингулярности перестают работать все уравнения. Но поскольку неизвестно, чт́о появилось из первичной сингулярности, нельзя и рассчитать, как будет развиваться Вселенная. Космология лишалась всякой предсказательной силы. Так что требовалось пространство-время без сингулярности, подобное евклидовой версии черной дыры.

После симпозиума в Кембридже я провел лето в только что созданном Институте теоретической физики в Санта-Барбаре. Я обсудил с Джимом Хартлом, как применить евклидов подход к космологии. При евклидовом подходе квантовое поведение Вселенной задается фейнмановской суммой по некоторому классу историй в мнимом времени. Поскольку мнимое время ведет себя как еще одно измерение пространства, истории в мнимом времени могут быть замкнутыми поверхностями, не имеющими ни начала, ни конца, подобно поверхности Земли.

Мы с Джимом решили, что это самый естественный выбор класса историй, а в действительности единственный естественный выбор. Мы сформулировали допущение об отсутствии границ, состоящее в том, что граничные условия для Вселенной состоят в ее замкнутости и отсутствии границ. Согласно допущению об отсутствии границ, начало Вселенной было подобно Южному полюсу Земли, где градусы широты играют роль мнимого времени. Вселенная должна была начинаться как точка Южного полюса. По мере движения к северу окружности постоянной широты представляют размеры Вселенной, испытывающей расширение. Вопрос о том, чт́о было до начала Вселенной, становится тем самым бессмысленным, поскольку нет ничего южнее Южного полюса.

Время, измеряемое градусами долготы, имеет начало в Южном полюсе, но Южный полюс мало отличается от любой другой точки на глобусе. Те же законы природы, что действуют на Южном полюсе, работают и в других местах. Это снимает продержавшееся много веков возражение относительно наличия у Вселенной начала, состоящее в том, что это было бы местом, где нарушаются обычные законы природы. Напротив, теперь начало Вселенной подчинялось законам природы. Мы обошли научные и философские трудности, связанные со временем, имеющим начало, превратив его в направление пространства.

Условие отсутствия границ подразумевает, что Вселенная будет спонтанно создана из ничего. Поначалу казалось, что условие отсутствия границ не предсказывает достаточной инфляции, но позднее я понял, что вероятность данной конфигурации Вселенной должна быть соотнесена с объемом всех конфигураций. Недавно мы с Джимом Хартлом и Томасом Хертогом (еще одним моим бывшим студентом) открыли, что существует дуальность между инфлирующими вселенными и пространствами, имеющими отрицательную кривизну. Это позволяет по-новому сформулировать допущение об отсутствии границ, так, чтобы использовать значительные технические наработки, полученные для таких пространств. Из условия отсутствия границ вытекает, что Вселенная должна будет стартовать почти идеально однородной, но все же с крошечными отклонениями. Они будут увеличиваться по мере расширения Вселенной и приведут к образованию галактик, звезд и всех прочих структур во Вселенной, включая живых существ. Условие отсутствия границ – это ключ к творению и причина нашего существования.

13. Нет границ

Когда в возрасте двадцати одного года я узнал свой диагноз – БАС, я считал, что это крайне несправедливо. Почему это случилось именно со мной? В то время я думал, что моя жизнь кончена и что я никогда не реализую тот потенциал, который в себе ощущал. Но теперь, спустя пятьдесят лет, я могу заключить, что вполне удовлетворен своей жизнью.

Я был дважды женат, у меня трое прекрасных, состоявшихся детей. Я достиг успеха в своей научной сфере деятельности: думаю, большинство физиков согласны, что мое предсказание квантового излучения черных дыр верно, хотя оно пока не принесло мне Нобелевской премии, поскольку его очень трудно проверить экспериментально. С другой стороны, я получил даже более внушительную Премию по фундаментальной физике[30], присуждаемую за теоретическое значение открытия независимо от того факта, было ли оно подтверждено экспериментально.

Моя инвалидность не стала серьезной помехой в научной работе. В каких-то случаях она давала мне некоторые преимущества: я не должен был читать лекции и вести семинары для начинающих студентов и не заседал в скучных и отнимающих время комиссиях. Так что я имел возможность полностью посвятить себя научным исследованиям.

Для моих коллег я просто еще один физик, но для широкой публики я стал, возможно, самым известным ученым в мире. Отчасти потому, что ученые, за исключением Эйнштейна, не похожи на знаменитых рок-звезд, а отчасти потому, что я вписался в стереотип инвалида-гения. Я не могу прятаться за париком или темными очками – мое кресло меня выдает.